Víz az élelmiszerben. Szabad és kötött nedvesség az élelmiszerekben
Minden élelmiszertermékben benne van. Számos élelmiszer termék össztömegében elfoglalt térfogatát tekintve a víz a legjelentősebb összetevő, amely számos minőségi jellemzőt, különösen az állagot és a szerkezetet befolyásolja. A legmagasabb víztartalom a gyümölcsökre és zöldségekre (72-95%), a tejre (87-90%), a húsra (58-74%), a halra (62-84%) jellemző. Lényegesen kevesebb víz található a margarinban, vajban (15,7-32,6%), keményítőben (14-20%), gabonában, lisztben, gabonafélékben, tésztákban, szárított gyümölcsökben, zöldségekben és gombákban, diófélékben (10-14%), teában (8,5%). %). A minimális vízmennyiséget a tejpor (4,0%), a cukorka karamell (3,6%), az asztali só (3,0%), a sütőzsírok (0,3%), a növényi olaj és a cukor (0,1%) tartalmazza.
Az állati és növényi szövetekben a víz a kémiai összetétel legváltozatosabb összetevője. Például a burgonyában a gazdasági botanikai fajtától, a termőterülettől, a talajtól, az éghajlati viszonyoktól és a tenyészidőszaktól függően a víz mennyisége 67 és 83% között mozog.
A növényi és állati alapanyagokból készült termékekben - cukor, édesség, sajt stb. - a víztartalmat szabványok szabályozzák.
Számos élelmiszer esetében a víztartalom (nedvesség) fontos minőségi mutató. A termékre megállapított normához képest csökkent vagy megnövelt víztartalom a termék minőségének romlását okozza. Például a lekvár és a lekvár nedvességtartalmának csökkenése rontja állagukat és ízüket, a friss gyümölcsök és zöldségek nedvességvesztése 5-7%-kal csökkenti a sejtturgort, így letargikussá, petyhüdtté válnak, minőségük meredeken romlik és gyorsan romlik. .
A magas víztartalmú élelmiszerek nem eltarthatók, mivel gyorsan fejlődnek belőlük a mikroorganizmusok. A víz hozzájárul a kémiai, biokémiai és egyéb folyamatok felgyorsításához az élelmiszerekben. A nyers húst és halat könnyen érintik a baktériumok, míg a gyümölcsöket és zöldségeket a penészgombák.
Az alacsony víztartalmú termékek jobban megőrződnek, a liszt, gabonafélék, tésztafélék, szárított gyümölcsök és zöldségek, egyéb termékek hosszú ideig tárolódnak, magas páratartalom mellett a tárolás során ezek a termékek gyorsan megpenészednek.
A különböző, azonos nedvességtartalmú élelmiszereket azonban gyakran eltérően tárolják. Megállapítást nyert, hogy nem mindegy, hogy a víz milyen kapcsolati formákkal kapcsolódik az élelmiszerek fő anyagaihoz. Ezen tényezők figyelembevétele érdekében a múlt század 50-es éveinek elején egy új koncepció jelent meg - vízi aktivitás, w-vel jelöljük. Az a w vízaktivitást egy adott termék vízgőznyomásának és a tiszta víz azonos hőmérsékletű vízgőznyomásának arányában fejezzük ki. A vízaktivitás jellemzi az élelmiszerekben lévő víz állapotát, és meghatározza annak elérhetőségét a kémiai, fizikai és biológiai reakciókhoz. Általában minél több víz van kötött állapotban, annál kisebb az aktivitása. De még a megkötött víznek is bizonyos körülmények között lehet bizonyos aktivitása.
A víz aktivitása szerint az élelmiszereket három csoportra osztják:
1. Vízben gazdag friss élelmiszerek, amelyekben aktivitása 0,95-1,0. Ide tartoznak a friss zöldségek, gyümölcsök, gyümölcslevek, tej, hús, hal stb.;
2. 0,90-0,95 vízaktivitású feldolgozott élelmiszerek. Ide tartozik a kenyér, a főtt kolbász, a sonka, a túró stb.;
3. 0,90-ig terjedő vízaktivitású élelmiszerek. Ilyenek a sajtok, vaj, füstölt kolbász, szárított gyümölcsök és zöldségek, gabonafélék, liszt, lekvár stb. Ezekben a termékekben a vízaktivitás gyakran 0,65-0,85, a nedvességtartalom pedig 15-30%.
Számos fizikai-kémiai, biokémiai reakció megelőzésére, amelyek rontják az élelmiszerek minőségét a tárolás során, azok mikrobiológiai romlását, hatékony eszköz az élelmiszerekben lévő vízaktivitás csökkentése. Ehhez használjon szárítást, szárítást, különféle anyagok (só, cukor stb.) hozzáadását, fagyasztást. Az alacsony vízaktivitás gátolja a mikroorganizmusok fejlődését, valamint a fizikai-kémiai és biokémiai reakciókat. Minden mikroorganizmus-típusnál van egy alacsonyabb vízaktivitási küszöb, amely alatt fejlődésük leáll.
Amellett, hogy az élelmiszerek tárolása során lezajló folyamatokat befolyásolja, a vízaktivitás a termékek állaga szempontjából is fontos. A száraz termékekben megengedett maximális vízaktivitás a kívánt tulajdonságok elvesztése nélkül 0,34-0,50, terméktől függően (tejpor, keksz). Nagy vízaktivitás szükséges a lágy textúrájú termékekhez, amelyek nem lehetnek törékenyek.
Az élelmiszerek higroszkóposak . A higroszkóposság a termékek azon tulajdonságára utal, hogy felszívják a környező atmoszférát és visszatartják a vízgőzt. A higroszkóposság függ a termékek fizikai és kémiai tulajdonságaitól, szerkezetétől, a bennük lévő vízmegkötő anyagok jelenlététől, valamint a környező levegő hőmérsékletétől, páratartalmától és nyomásától. .
Az élelmiszerek tárolása során egyensúlyi nedvességtartalom jön létre, amelyben a termékek nem szívják fel a nedvességet a környezetből, és a termékekből a nedvesség nem jut át a környezetbe. Ez az állapot akkor következik be, ha a vízgőz nyomása a termékek felett megegyezik a környező térben lévő vízgőz parciális nyomásával, a környezeti levegő és a termék azonos hőmérséklete mellett.
A termékek egyensúlyi nedvességtartalma dinamikus, mivel a külső körülmények - páratartalom, levegő hőmérséklet és nyomás, valamint a termék fizikai-kémiai tulajdonságai függvényében változik. A külső körülmények megváltozásával a termékek egyensúlyi nedvességtartalma megváltozik, majd új szintre áll vissza.
Az élelmiszerek tárolási körülményeinek megválasztásakor olyan relatív páratartalom kialakítása javasolt, amelynél a termékeket nem rontják el a mikroorganizmusok, és ne rontsák a minőségüket kiszáradás, fonnyadás vagy túlzott nedvesség miatt. Tehát a liszt tárolása során a levegő relatív páratartalma 70%, a friss burgonya és az alma - 90-95, a zöld zöldségek - 100%.
Bevezetés 2
Szabad és kötött nedvesség az élelmiszerekben 3
Vízi tevékenység. Szorpciós izotermák 9
Vízaktivitás és táplálékstabilitás 13
A jég szerepe az élelmiszer-stabilitásban 17
Az élelmiszerek nedvességtartalmának meghatározására szolgáló módszerek 19
20. következtetés
Hivatkozások 21
Bevezetés
A víz az élelmiszer fontos összetevője. Különféle növényi és állati termékekben van jelen sejtes és extracelluláris komponensként, diszpergáló közegként és oldószerként, meghatározva azok konzisztenciáját és szerkezetét, valamint befolyásolva a termék megjelenését, ízét és tárolási stabilitását. A fehérjékkel, poliszacharidokkal, lipidekkel és sókkal való fizikai kölcsönhatása révén a víz jelentősen hozzájárul az élelmiszerek állagához.
Az élelmiszerekben lévő víz mennyisége befolyásolja azok minőségét és eltarthatóságát. A romlandó, magas nedvességtartalmú termékek konzerválás nélkül nem tartósíthatók sokáig. A termékekben lévő víz hozzájárul a kémiai, biokémiai és egyéb folyamatok felgyorsulásához. Az alacsony víztartalmú ételek jobban megőrződnek.
Sokféle élelmiszertermék nagy mennyiségű nedvességet tartalmaz, ami hátrányosan befolyásolja a tárolás során fennálló stabilitásukat. Mivel a víz közvetlenül részt vesz a hidrolitikus folyamatokban, a só- vagy cukortartalom növelésével történő eltávolítása vagy megkötése számos reakciót gátol és gátolja a mikroorganizmusok szaporodását, így meghosszabbítja a termékek eltarthatóságát. Fontos megjegyezni azt is, hogy a nedvesség szárítással vagy fagyasztással történő eltávolítása jelentősen befolyásolja a kémiai összetételt és a természetes tulajdonságokat.
A munka célja a víz és a jég élelmiszerekben lévő tulajdonságainak és viselkedésének tanulmányozása.
E cél elérése érdekében a következő fő feladatokat kell megoldani:
A víz különféle kommunikációs formáinak tanulmányozása élelmiszerekben;
Élelmiszer-termékek vízaktivitása kapcsolatának feltárása fizikai-kémiai, reológiai és technológiai tulajdonságaikkal, valamint a feldolgozás és tárolás során bekövetkező minőségi változásokkal.
Szabad és kötött nedvesség az élelmiszerekben
Az élelmiszerekben lévő víz, mint már említettük, fontos szerepet játszik, mivel ez határozza meg a termék állagát és szerkezetét, és a jelen lévő összetevőkkel való kölcsönhatása határozza meg a termék stabilitását a tárolás során.
A termék összes nedvességtartalma jelzi a benne lévő nedvesség mennyiségét, de nem jellemzi a termék kémiai, biokémiai és mikrobiológiai változásaiban való részvételét. A szabad és a kötött nedvesség aránya fontos szerepet játszik a tárolás alatti stabilitás biztosításában. A megkötött nedvességhez társult víz, amely a kémiai és fizikai kötések következtében erősen kapcsolódik különféle összetevőkhöz - fehérjékhez, lipidekhez és szénhidrátokhoz. A szabad nedvesség olyan nedvesség, amelyet nem köt meg polimer, és amely biokémiai, kémiai és mikrobiológiai reakciókhoz rendelkezésre áll. Nézzünk néhány példát.
15-20% szemnedvesség tartalommal a kötött víz 10-15%. Magasabb páratartalom mellett szabad nedvesség jelenik meg, ami hozzájárul a biokémiai folyamatok (például a szem csírázása) fokozásához.
A gyümölcsök és zöldségek nedvességtartalma 75-95%. Alapvetően szabad vízről van szó, azonban a nedvesség körülbelül 5%-át a sejtkolloidok visszatartják szorosan kötött állapotban. Ezért a zöldségek és gyümölcsök könnyen száríthatók 10-12%-ig, de az alacsonyabb nedvességtartalomra történő szárítás speciális módszereket igényel.
A termékben lévő víz nagy része -5°C-on jéggé alakítható, és -50°C-on és az alatt is. A szilárdan megkötött nedvesség bizonyos hányada azonban még -60°C-on sem fagy meg.
A „vízmegkötés” és a „hidratáció” olyan definíciók, amelyek a víznek a különböző erősségű hidrofil anyagokkal való kapcsolódási képességét jellemzik. A vízmegkötés vagy hidratáció mérete és erőssége olyan tényezőktől függ, mint a nem vizes komponens természete, sóösszetétel, pH, hőmérséklet.
Egyes esetekben a "kötött víz" kifejezést jelentésének pontosítása nélkül használják, de meglehetősen sok definíciót is kínálnak. Ezek szerint a kapcsolódó nedvesség:
Jellemzi a minta egyensúlyi nedvességtartalmát bizonyos hőmérsékleten és alacsony relatív páratartalom mellett;
Nem fagy meg alacsony hőmérsékleten (-40°С és alatta);
Nem szolgálhat oldószerként hozzáadott anyagokhoz;
A proton mágneses rezonancia spektrumában sávot ad;
Együtt mozog a makromolekulákkal, amikor meghatározza az ülepedési sebességet, viszkozitást, diffúziót;
Az oldott anyag és más nem vizes anyagok közelében található, és tulajdonságai jelentősen eltérnek a rendszerben lévő teljes víztömegétől.
Ezek a jelek meglehetősen teljes minőségi leírást adnak a megkötött vízről. Egyik vagy másik jellemző alapján történő kvantitatív értékelése azonban nem mindig biztosítja az eredmények konvergenciáját. Ezért a legtöbb kutató hajlamos arra, hogy a megkötött nedvességet a fenti jelek közül csak kettő alapján határozza meg. E meghatározás szerint megkötött nedvesség - vízről van szó, amely az oldott anyag és más nem vizes komponensek közelében található, csökkent molekuláris mobilitású és más tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek különböznek az azonos rendszerben lévő teljes víztömegétől, és -40 °C-on nem fagy meg. Egy ilyen meghatározás megmagyarázza a kötött víz fizikai lényegét, és lehetőséget ad annak viszonylag pontos mennyiségi értékelésére, hiszen. a -40°C-on nem fagyos víz mérhető kielégítő eredménnyel (például PMR módszerrel vagy kalorimetriával). Ebben az esetben a tényleges kötött nedvességtartalom a termék típusától függően változik.
A nedvesség megkötésének okai összetett rendszerekben eltérőek. A legerősebben kapcsolódik az ún szerves kötésű víz. A magas nedvességtartalmú élelmiszerekben található víz nagyon kis hányadát képviseli, és megtalálható például a fehérjék résrégióiban vagy a kémiai hidrátok részeként. Egy másik nagyon erősen kötött víz közeli nedvesség, amely a nemvizes komponens legtöbb hidrofil csoportjával egyrétegű. Az ilyen módon ionokkal és ionos csoportokkal asszociált víz a közeli víz legszorosabban kötött fajtája. az egyrétegű réteg mellett többrétegű víz(polimolekuláris adszorpciós víz), több réteget képezve a közeli víz mögött. Bár a többrétegű nedvesség kevésbé szorosan kötődik, mint a környező nedvesség, mégis kellően szorosan kötődik a nem vizes komponenshez ahhoz, hogy tulajdonságai jelentősen eltérjenek a tiszta víztől. Így a megkötött nedvesség "szerves", közeli és szinte teljes vízből áll a többrétegű rétegben.
Ezenkívül egyes sejtrendszerekben kis mennyiségű víz mobilitása és gőznyomása csökkenhet a kapillárisokban lévő víz miatt. A gőznyomás és a vízaktivitás csökkenése (a w) akkor válik jelentőssé, ha a kapillárisok átmérője kisebb, mint 0,1 µm, ezzel szemben a legtöbb élelmiszerben 10-100 µm átmérőjű kapillárisok találhatók, amelyek láthatóan nem tudnak számottevően befolyásolja az a w csökkenését az élelmiszerekben.
Az élelmiszerek a makromolekuláris mátrix által tartott vizet is tartalmaznak. Például a pektin és keményítő gélek, a növényi és állati szövetek kis mennyiségű szerves anyaggal fizikailag nagy mennyiségű vizet képesek megtartani.
Bár ennek a víznek a sejtekben és a makromolekuláris mátrixban lévő szerkezetét nem állapították meg egyértelműen, viselkedése az élelmiszerrendszerekben és az élelmiszer minőségében betöltött jelentősége egyértelmű. Ez a víz még nagy mechanikai erő hatására sem szabadul ki az élelmiszerből. Másrészt a technológiai feldolgozás során szinte tiszta vízként viselkedik. Például eltávolítható szárításkor, vagy jéggé változtatható, ha megfagy. Így ennek a víznek, mint szabad víznek, a tulajdonságai némileg korlátozottak, de molekulái úgy viselkednek, mint a híg sóoldatok vízmolekulái.
Ez a víz alkotja a sejtekben és gélekben található víz fő részét, és mennyiségének változtatása jelentősen befolyásolja az élelmiszerek minőségét. Például a gélek tárolása gyakran minőségromlással jár e víz elvesztése miatt (úgynevezett szinerézis). A szövetek fagyasztásos tartósítása gyakran a vízmegtartó képesség nemkívánatos csökkenését eredményezi a felengedési folyamat során.
Az 1. és 2. táblázat az élelmiszerekben előforduló különböző típusú nedvesség tulajdonságait írja le.
| Tulajdonságok | ingyenes | Víz makromolekuláris mátrixban |
| Általános leírása | víz, amely könnyen eltávolítható a termékből. A víz-víz-hidrogén kötések dominálnak. Megvan a vízhez hasonló tulajdonságok gyenge sóoldatokban. Megvan a szabad áramlás tulajdonsága |
víz, ami lehet eltávolítjuk a termékből. Víz- víz-hidrogén kötések érvényesül. A víz tulajdonságai hasonló a vízhez híg sóoldatokban. A szabad áramlás nehéz |
| gél vagy szövetmátrix | ||
| Fagypont | valamivel alacsonyabb, mint a tiszta víz | |
Képesség lenni oldószer |
nagy | |
| Molekuláris mobilitás a tiszta vízhez képest | valamivel kevesebbet | |
A párologtatás entalpiája a tiszta vízhez képest |
lényeges változtatások nélkül | |
|
az élelmiszerek teljes nedvességtartalma magas páratartalom (90% H 2 0),% |
96% | |
Izoterma zóna |
a III. zónában lévő víz jelen lévő vízből áll az I. és II. zónában + hozzáadott vagy eltávolított víz zónán belül III |
|
gélek hiányában és sejtszerkezetek ezt a víz ingyenes zóna alsó határa III homályos és attól függ termék és hőmérséklet |
gélek jelenlétében ill sejt strukturálja az összes vizet makromolekuláris mátrixba kötve. Alsó a III. zóna határa homályos és terméktől és hőmérséklettől függ |
|
gyakori ok élelmiszer romlása Termékek |
a legtöbb reakció magas aránya, mikroorganizmusok növekedése |
|
| Tulajdonságok | szerves kötésű víz | Egyrétegű | Többrétegű |
| Általános leírása | A víz, mint a nemvizes komponens közös része | Víz, amely erős kölcsönhatásba lép a nem vizes komponensek hidrofil csoportjaival víz-ion vagy víz-dipól asszociáció révén; víz a mikrokapillárisokban (d< 0,1 \m) | Az egyrétegű réteggel szomszédos víz, amely több réteget képez a hidrofil csoport/vízkomponens körül. Víz-víz és víz-oldat-hidrogén kötések érvényesülnek |
| Fagyáspont a tiszta vízhez képest | -40 °C-on nem fagy | -40 °C-on nem fagy | A legtöbb nem fagy meg -40 °C-on. A többi lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten fagy meg |
| Képes oldószerként szolgálni | Nem | Nem | Meglehetősen gyenge |
| Molekuláris mobilitás | Nagyon kicsi | Lényegesen kevesebb | Kevésbé |
| A párolgás entalpiája a tiszta vízhez képest | nagymértékben megnagyobbodott | Jelentősen nőtt | Kissé megnagyobbodott |
Szorpciós izoterma zóna |
A szerves kötésű víz gyakorlatilag nulla aktivitást mutat, így a zóna bal szélső végén található. | Az izoterma 1. zónájában lévő víz kis mennyiségű szerves nedvességből és a nedvesség egyrétegű réteg maradékából áll. Az I. zóna felső határa nem egyértelmű, és a terméktől és a hőmérséklettől függően változik | A 11. zónában lévő víz az I. zónában jelenlévő vízből + a II. zónán belül hozzáadott vagy eltávolított vízből áll (többrétegű nedvesség). A II. zóna határa nem egyértelmű, a terméktől és a hőmérséklettől függően változik |
| élelmiszer-stabilitás | Önoxidáció | Optimális stabilitás a w = 0,2-0,3 mellett | Ha a víztartalom a II. zóna alja fölé emelkedik, szinte minden reakció sebessége megnő |
Vízi tevékenység. Szorpciós izotermák
Régóta ismert, hogy összefüggés van (bár közel sem tökéletes) az élelmiszerek nedvességtartalma és tartósítása (vagy romlása) között. Ezért az élelmiszerek eltarthatóságának meghosszabbításának fő módszere mindig is a nedvességtartalom csökkentése volt koncentrálással vagy dehidratálással.
Gyakran azonban a különböző, azonos nedvességtartalmú élelmiszerek eltérően romlanak. Különösen az számít, hogy mennyi víz kapcsolódik nem vizes komponensekhez: a víz erősebben megkötve kevésbé képes támogatni az élelmiszertermékeket elpusztító (elrontani) folyamatokat, például a mikrobiális növekedést és a hidrolitikus kémiai reakciókat.
E tényezők figyelembevételére bevezették a „vízaktivitás” kifejezést. Ez a kifejezés minden bizonnyal jobban leírja a nedvesség élelmiszerromlásra gyakorolt hatását, mint a nedvességtartalom. Természetesen vannak más tényezők (például 0 2 koncentráció, pH, víz mobilitása, oldott anyag típusa), amelyek bizonyos esetekben erősebben befolyásolhatják a termék tönkremenetelét. A vízaktivitás azonban jól korrelál számos destruktív reakció sebességével, és mérhető és felhasználható az élelmiszerekben lévő víz állapotának, valamint a kémiai és biokémiai változásokban való részvételének felmérésére. A vízaktivitás (a w) egy adott termék feletti víz gőznyomásának és az azonos hőmérsékletű tiszta víz gőznyomásának aránya. Ez az arány szerepel az alapvető termodinamikai képletben a nedvesség anyaggal való kötési energiájának meghatározására (Rehbinder-egyenlet):
∆F=L=RTln=-RT-lna w
A vízaktivitás értéke szerint (3. táblázat) a következőket különböztetjük meg: magas páratartalmú termékek (a w = 1,0-0,9); közepes nedvességtartalmú termékek (a w = 0,9-0,6); alacsony nedvességtartalmú termékek (a = 0,6-0,0).
3. táblázat – Vízaktivitás (a w) élelmiszerekben
Szorpciós izotermáknak nevezzük azokat a görbéket, amelyek az élelmiszerben lévő nedvességtartalom (víztömeg, g H 2 0 /g DM) és a benne lévő víz aktivitása közötti összefüggést mutatják állandó hőmérsékleten. Az általuk szolgáltatott információk hasznosak a koncentrációs és kiszáradási folyamatok jellemzésére (mert a víz eltávolításának könnyűsége vagy nehézsége a w-hez kapcsolódik), valamint az élelmiszerek stabilitásának értékeléséhez. ábrán. A 10.5 nagy nedvességtartalmú termékek nedvességszorpciós izotermáját mutatja (a nedvességtartalom széles tartományában).
1. ábra Nedvességszorpciós izoterma magas nedvességtartalmú termékeknél
Figyelembe véve azonban a megkötött nedvesség jelenlétét, az élelmiszertermékek alacsony nedvességtartalmú régiójának szorpciós izotermája nagyobb érdeklődésre tarthat számot (1. ábra).
2. ábra Nedvességszorpciós izoterma az élelmiszerek alacsony nedvességtartalmú területére.
A szorpciós izoterma jelentőségének megértéséhez célszerű figyelembe venni az I-III zónákat.
A termékben lévő víz tulajdonságai nagymértékben eltérnek az I. zónából (alacsony nedvességtartalom) a III. zónába (magas nedvességtartalom). Az izoterma I. zónája a víznek felel meg, amely a legerősebben adszorbeálódik és a leginkább mozdulatlan az élelmiszerekben. Ez a víz a poláris víz-ion és víz-dipól kölcsönhatások következtében felszívódik. Ennek a víznek a párolgási entalpiája sokkal nagyobb, mint a tiszta vízé, és -40°C-on nem fagy meg. Nem képes oldószer lenni, és nincs jelen jelentős mennyiségben ahhoz, hogy befolyásolja a szilárd anyag képlékeny tulajdonságait; ő csak egy része.
Az I. zóna magas nedvességtartalmú vége (az I. és II. zóna határa) egy egyrétegű nedvességrétegnek felel meg. Általában az I-zóna a nagy nedvességtartalmú élelmiszertermék teljes nedvességtartalmának rendkívül kis hányadának felel meg.
A II. zónában lévő víz az I. zónában lévő vízből és hozzáadott vízből áll (reszorpció), hogy a II. zónába zárt vizet kapjunk. Ez a nedvesség többrétegűt alkot, és víz-víz-hidrogén kötéseken keresztül kölcsönhatásba lép a szomszédos molekulákkal. A többrétegű víz párolgási entalpiája valamivel magasabb, mint a tiszta víz esetében. Ennek a víznek a nagy része -40°C-on nem fagy meg, ahogyan az I. és II. zóna határának megfelelő nedvességtartalmú élelmiszerhez adott víz sem. Ez a víz részt vesz az oldódási folyamatban, lágyítószerként működik, és hozzájárul a szilárd mátrix duzzadásához. A II. és I. zónában lévő víz általában a magas nedvességtartalmú élelmiszerek teljes nedvességtartalmának kevesebb mint 5%-át teszi ki.
Az izoterma III. zónájában lévő víz az I. és II. zónában lévő vízből áll, és hozzáadva a III. zónához. Egy élelmiszertermékben ez a víz a legkevésbé megkötött és a leginkább mozgékony. Gélekben vagy sejtrendszerekben fizikailag meg van kötve, így makroszkopikus áramlása nehézkes. Minden más tekintetben ez a víz ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a híg sóoldatban lévő víz. A III. zónához hozzáadott (vagy eltávolított) víz párolgási entalpiája majdnem megegyezik a tiszta vízével, lefagy és oldószer, ami fontos a kémiai reakciókhoz és a mikrobiális növekedéshez. A III. zóna tipikus nedvességtartalma (akár szabad, akár a makromolekuláris mátrixban megmaradt) a magas nedvességtartalmú anyagok összes nedvességének több mint 95%-a. A nedvesség állapota, amint az alább látható, fontos az élelmiszer stabilitása szempontjából.
Összegzésképpen meg kell jegyezni, hogy a száraz mintához víz hozzáadásával (reszorpció) kapott szorpciós izotermák nem esnek teljesen egybe a deszorpcióval kapott izotermákkal. Ezt a jelenséget hiszterézisnek nevezik. A nedvességszorpciós izotermák számos élelmiszer esetében hiszterézissel rendelkeznek. A hiszterézis mértéke, a görbék meredeksége, a hiszterézis hurok kezdő- és végpontja jelentősen változhat olyan tényezőktől függően, mint az élelmiszer jellege, hőmérséklet, deszorpciós sebesség és a deszorpció során eltávolított víz szintje.
Az abszorpciós (reszorpciós) izotermára általában szükség van a termékek higroszkóposságának vizsgálatához, a deszorpció pedig a szárítási folyamatok vizsgálatához hasznos.
A víz aktivitása és a táplálék stabilitása
A fentiek alapján egyértelmű, hogy az élelmiszer-stabilitás és a vízaktivitás szorosan összefügg.
Az alacsony nedvességtartalmú élelmiszerekben zsíroxidáció, nem enzimes barnulás, vízben oldódó anyagok (vitaminok) elvesztése, enzimek okozta romlás léphet fel. A mikroorganizmusok aktivitása itt elnyomott. A közepes nedvességtartalmú termékekben különböző folyamatok fordulhatnak elő, beleértve a mikroorganizmusokat is. A magas páratartalom mellett végbemenő folyamatokban a mikroorganizmusok döntő szerepet játszanak.
A lipidoxidáció alacsony a w-nél kezdődik. Növekedésével az oxidációs sebesség megközelítőleg az izotermán lévő I. és II. zóna határáig csökken, majd ismét növekszik a II. és III. zóna határáig. Az a w további növelése ismét csökkenti az oxidáció sebességét. Ezek a változások azzal magyarázhatók, hogy amikor egy száraz anyaghoz vizet adnak, először oxigénnel ütközik. Ez a víz (I. zóna) megköti a hidroperoxidokat, ütközik azok bomlástermékeivel és így megakadályozza az oxidációt. Ezenkívül a hozzáadott víz hidratálja az oxidációt katalizáló fémionokat, csökkentve azok hatékonyságát.
A megfigyelt sötétedési maximum a diffúziós folyamatban beállt egyensúlyi állapottal magyarázható, amelyet a viszkozitás, az oldódás mértéke és a tömegátadás szabályoz. Alacsony vízaktivitás mellett a reagensek lassú diffúziója lelassítja a reakció sebességét. A nedvességtartalom növekedésével a szabadabb diffúzió felgyorsítja a reakciót, amíg a nedvességtartomány tetején a reagensek oldódása ismét lelassítja azt. Hasonlóképpen, a nagyobb vízkoncentráció lelassítja a reakció lefolyását azokban a reverzibilis lépésekben, amelyekben víz keletkezik.
Az enzimreakciók az egyrétegű réteg nedvességtartalmánál nagyobb nedvességtartalom mellett is lezajlhatnak, pl. amikor van szabad víz. Az aljzat átviteléhez szükséges. Ennek alapján könnyen érthető, hogy az enzimreakciók sebessége miért függ a w-től.
Az egyrétegű réteg nedvességtartalmának megfelelő w-nél nincs szabad víz az aljzat szállításához. Ezenkívül számos enzimatikus reakcióban a víz maga tölti be a szubsztrát szerepét.
A legtöbb baktérium esetében a határérték a w = 0,9, de például a St. aureusa esetében w = 0,86. Ez a törzs számos A, B, C, D, E entrotoxint termel. A legtöbb ételmérgezés az A és D toxinokhoz kapcsolódik. Az élesztők és a penészgombák alacsonyabb vízaktivitási értékek mellett is elszaporodhatnak.
Az élelmiszertárolás során a vízaktivitás befolyásolja a mikroorganizmusok életképességét. Ezért a termékben lévő víz aktivitása fontos a mikrobiológiai romlásának megakadályozása érdekében.
A közepes nedvességtartalmú termékek megromlását alapvetően élesztő- és penészgombák okozzák, kevésbé a baktériumok. Az élesztő a szörpök, édességek, lekvárok, szárított gyümölcsök megromlását okozza; penészgomba - hús, lekvárok, sütemények, kekszek, szárított gyümölcsök (4. táblázat).
4. táblázat - A víz aktivitása és a mikroorganizmusok növekedése az élelmiszerekben
| Terület w | Mikroorganizmusok, amelyek ennél a területnél alacsonyabb a w értéknél gátolnak | A területre jellemző élelmiszerek a w |
| 1,00-0,95 | pseudomonas; Escherichia; | gyümölcsök, zöldségek, hús, hal, |
| Proteus; Shigella, Klebsiella; | tej, házi kolbász és kenyér, | |
| bacilus; Clostridium perfingens; | cukrot tartalmazó élelmiszerek | |
| némi élesztőt | (-40%) és nátrium-klorid (~7%) | |
| 0,95-0,91 | Salmonella, Vibrioparahaemolyticus, Cbotulinum, Serratia Lactobacillus, Pediococcus, néhány gomba, élesztő (Rhodotorula, Pichia) | egyes sajtok, konzerv sonka, néhány gyümölcslé koncentrátum, cukrot (~55%), nátrium-kloridot (~12%) tartalmazó élelmiszerek |
| 0,91-0,87 | sok élesztőgomba (Candida; Torulopsis, Hansenula) Micrococcus | erjesztett szalámi jellegű kolbász, száraz sajtok, margarin, laza keksz, cukor (65%), nátrium-klorid (15%) tartalmú élelmiszerek. |
| 0,87-0,80 | sok gomba (mycotoxigén penicillium | a legtöbb gyümölcslé koncentrátum, édesített sűrített tej, csokoládé, szirup, liszt, rizs, 15-17 nedvességtartalmú habos termékek, gyümölcstorta, sonka |
| Penicillia); Staphylococcus | ||
| Aureus; többség | ||
| Saccharomyces; Debaryomyces | ||
| 0,80-0,75 | a legtöbb halofil baktérium, a mikotoxigén aspergillus | lekvár, lekvár, fagyasztott gyümölcs |
| 0,75-0,65 | xerofil penészfajok (gombák) (Asp. chevalieri; Asp. canidus; Wallemiasebi) Saccharomycesbisporus | melasz, szárított gyümölcsök, diófélék |
| 0,65-0,60 | ozmofil élesztő (Saccharomyces rouxii); néhány penészgomba (Asp. echinulatus, Monascusbisporus) | 15-20% aszalt gyümölcsök nedvesség, karamell, méz |
| nincs mikroorganizmus | tészta 12% nedvességtartalommal, fűszerek 10% nedvességtartalommal | |
| 0,5 | ||
| 0,4 | nincs mikroorganizmus | tojáspor -5% nedvességtartalommal |
| 0,3 | nincs mikroorganizmus | kekszek, kekszek, kekszek nedvességgel -3-5% |
| 0,2 | nincs mikroorganizmus | -2-3% nedvességtartalmú tejpor, ~5% nedvességtartalmú száraz zöldségfélék, -5% nedvességtartalmú gabonapehely, keksz |
A mikrobiológiai romlás és számos, az élelmiszerek minőségét rontó kémiai reakció megelőzésének hatékony módja a tárolás során az élelmiszerekben lévő vízaktivitás csökkentése. A víz aktivitásának csökkentésére olyan technológiai módszereket alkalmaznak, mint a szárítás, szárítás, különféle anyagok (cukor, só stb.) hozzáadása, fagyasztás. A termékben a víz egyik vagy másik aktivitásának elérése érdekében olyan technológiai módszereket lehet alkalmazni, mint:
Adszorpció - a terméket szárítják, majd egy bizonyos nedvességszintig nedvesítik;
Szárítás ozmózissal - az élelmiszereket olyan oldatokba merítik, amelyek vízaktivitása kisebb, mint az élelmiszerek vízaktivitása.
Ehhez gyakran cukoroldatokat vagy sókat használnak. Ebben az esetben két ellenáram van: az oldott anyag az oldatból a termékbe, a víz pedig a termékből az oldatba diffundál. Sajnos ezeknek a folyamatoknak a természete összetett, és a szakirodalomban nem áll rendelkezésre elegendő adat erre a kérdésre.
A kívánt vízaktivitás eléréséhez a fenti módszerek valamelyikével kezelt termékhez különféle összetevőket adunk, és hagyjuk egyensúlyi állapotba kerülni, mert. a szárítási folyamat önmagában gyakran nem éri el a kívánt állagot. A párásítók növelhetik a termék nedvességtartalmát, de csökkenthetik a w-t. Potenciális élelmiszer-nedvesítők a keményítő, tejsav, cukrok, glicerin stb.
A jég szerepe az élelmiszer-stabilitásban
A fagyasztás a leggyakoribb módja számos élelmiszer tartósításának (konzerválásának). A kívánt hatást nagyobb mértékben éri el az alacsony hőmérsékletnek való kitettség, mint a jégképződés. A tápláléksejtek szerkezetében és gélekben történő jégképződésnek két fontos következménye van:
a) a nem-vizes komponenseket a nem fagyasztó fázisban koncentrálják (a nem fagyasztó fázis az élelmiszerekben minden tárolási hőmérsékleten létezik);
b) minden jéggé alakuló víz térfogata 9%-kal nő.
A fagyás során a víz különböző, de meglehetősen magas tisztaságú jégkristályokká alakul. Ezért az összes nem vizes komponenst csökkentett mennyiségű, nem fagyott vízben koncentráljuk. Ennek a hatásnak köszönhetően a meg nem fagyott fázis jelentősen megváltoztatja az olyan tulajdonságokat, mint a pH, titrálható savasság, ionerősség, viszkozitás, fagyáspont, felületi feszültség, redox potenciál. A víz szerkezete és a víz-oldat kölcsönhatás is nagymértékben változhat.
Ezek a változások növelhetik a reakciósebességet. Így a fagyasztásnak két ellentétes hatása van a reakciók sebességére: az alacsony hőmérséklet önmagában csökkenti, és a komponensek koncentrációja a nem fagyott vízben néha növeli. Így számos tanulmány kimutatta a nem enzimatikus barnulási reakciók sebességének növekedését a különböző fagyasztási reakciókban.
A fagyasztott élelmiszerekben a különböző reakciók sebességének növelésének lehetőségét figyelembe kell venni tárolásuk során, mivel ez a tényező befolyásolja a termékek minőségét.
Számos tanulmány kimutatta, hogy a reakciósebesség jelentős (több mint 2-szeres) csökkenése következik be, ha élelmiszereket kellően alacsony hőmérsékleten (-18°C) tárolnak.
A víz fagyáspontjához (0°C) elég közeli negatív hőmérsékleten az oldatlan fehérje arányának növekedése megy végbe. -18°C hőmérsékleten a fehérje oldhatatlansága jelentősen csökken, és ez optimális feltételeket teremt az élelmiszerek tárolására.
Az élelmiszerek nedvességtartalmának meghatározására szolgáló módszerek
A teljes nedvességtartalom meghatározása
Szárítás tömegállandóságig A nedvességtartalmat a 100-105°C-os kemencében történő szárítás előtti és utáni minta tömegkülönbségéből számítjuk ki. Ez a szabványos módszer a nedvesség meghatározására Vélelmiszeripari termékek műszaki-kémiai ellenőrzése. Mivel a módszer a minta tömegállandóságig történő szárításán alapul, a módszer az elemzéshez sok időt vesz igénybe.
Titrálás a módosított Karl Fischer-módszer szerint A módszer egy jód és kén-dioxid részvételével zajló oxidációs-redukciós reakción alapul, amely víz jelenlétében megy végbe. A speciálisan kiválasztott szerves reagensek használata lehetővé teszi a víz teljes kivonását az élelmiszerből, az imidazol szerves bázisként történő alkalmazása pedig hozzájárul a majdnem teljes reakcióhoz. A termék nedvességtartalmát a titráláshoz felhasznált jód mennyiségéből számítják ki. A módszert az eredmények nagy pontossága és stabilitása (beleértve nagyon alacsony nedvességtartalom mellett is) és gyors elemzés jellemzi.
Szabad és kötött nedvesség meghatározása
Differenciális pásztázó kalorimetria Ha a mintát 0°C alá hűtjük, akkor a szabad nedvesség megfagy, a kötött nedvesség nem. Ha egy fagyasztott mintát kaloriméterben melegítenek, mérhető a jég olvadásakor elfogyasztott hő. A nem fagyos víz a közönséges és a fagyos víz közötti különbség.
Termogravimetriás módszer A módszer a szárítási sebesség meghatározásán alapul. Ellenőrzött körülmények között az állandó száradási sebesség területe és az a terület közötti határ, ahol ez az arány csökken, jellemzi a megkötött nedvességet.
Dielektromos mérések A módszer azon alapul, hogy 0°C-on a víz és a jég dielektromos állandója megközelítőleg egyenlő. De ha a nedvesség egy része meg van kötve, akkor annak dielektromos tulajdonságainak nagyon különbözniük kell az ömlesztett víz és a jég dielektromos tulajdonságaitól.
Hőkapacitás mérés.A víz hőkapacitása nagyobb, mint a jég hőkapacitása, mert A víz hőmérsékletének emelkedésével a hidrogénkötések megszakadnak. Ezt a tulajdonságot a vízmolekulák mobilitásának tanulmányozására használják. A megkötött víz mennyiségéről a víz hőkapacitásának értéke a polimerekben való tartalom függvényében ad információt. Ha a víz kis koncentrációban kifejezetten kötődik, akkor a hőkapacitáshoz való hozzájárulása csekély. A magas páratartalom tartományában elsősorban a szabad nedvesség határozza meg, amelynek hőkapacitásban való hozzájárulása körülbelül 2-szerese a jégének.
NMR A módszer a víz fix mátrixban való mozgékonyságának vizsgálatából áll. Szabad és kötött nedvesség jelenlétében az NMR-spektrumban két vonalat kapunk az ömlesztett víz egy helyett.
Következtetés
Meg kell határozni az élelmiszerek víztartalmát. A víztartalom csökkentése vagy növelése befolyásolja a termék minőségét. Tehát a sárgarépa, a fűszernövények, a gyümölcsök és a kenyér megjelenése, íze és színe a páratartalom csökkenésével romlik, a gabonafélék, a cukor és a tészta pedig - ennek növekedésével. Sok termék képes felvenni a vízgőzt, azaz higroszkópos (cukor, só, szárított gyümölcsök, keksz). Mivel a nedvesség befolyásolja az élelmiszerek tápértékét, valamint a tárolás feltételeit, fontos mutató a minőségük értékelésében.
Az élelmiszerek víztartalma szállításuk és tárolásuk során nem marad állandó. Maguk a termékek jellemzőitől, valamint a környezeti feltételektől függően elveszítik a nedvességet vagy megnedvesednek. A sok fruktózt tartalmazó termékek (méz, karamell), valamint szárított gyümölcsök és zöldségek, tea, só nagy higroszkópossággal (nedvesség-elnyelő képességgel) rendelkeznek. Ezeket a termékeket 65-70%-nál nem magasabb relatív páratartalom mellett tárolják
A vízaktivitás az egyik legkritikusabb paraméter a naponta elfogyasztott áruk minőségének és biztonságának meghatározásában. A víz aktivitása befolyásolja az élelmiszerek eltarthatóságát, biztonságát, szerkezetét és illatát. A gyógyszerek és kozmetikumok stabilitása szempontjából is létfontosságú. Mivel a vízaktivitás nagyon fontos, pontosan és gyorsan kell mérni.
A víz mennyiségét sok termékben rendszerint a tartalom felső határát jelző szabványok szabványosítják, hiszen ettől nemcsak a termékek minősége és eltarthatósága, hanem tápértéke is függ.
Bibliográfia:
1. Víz az élelmiszerekben / Szerk.: R.B. Duckworth. - Fordítás angolból. - M.: Élelmiszeripar, 1980. - 376 p.
2. Ginzburg A.S., Gromov M.A., Krasovskaya G.I. Élelmiszertermékek termofizikai jellemzői: Kézikönyv. - M.: Agropromizdat, 1990. -287 p.
3. Leistner, L. Barrier technológiák: kombinált feldolgozási eljárások, amelyek biztosítják az élelmiszerek stabilitását, biztonságát és minőségét / L. Leistner, G. Gould. - Fordítás angolból. - M .: A húsipar VNII. V.M. Gorbatova, 2006. - 236 p.
4. Moik I.B. Élelmiszeripari termékek hő- és nedvességmérése. Szerk. I.A. Rogova-M.: Agropromizdat, 1988. - 303 p.
5. Élelmiszerkémia / Nechaev A.P., Traubenberg S.E., Kochetkova A.A. és mások. Szerk. A.P. Nechaev. 3. kiadás, átdolgozott - Szentpétervár: GIORD, 2004. - 640-es évek.
6. Rebinder, P.A. A víznek az anyaggal való kommunikációjának formáiról a száradás során / A könyvben. vses. ülés a folyamatok intenzitásáról és az anyagok minőségének javításáról a szárítás során a főbb iparágakban és mezőgazdaságban. - M.: Profizdat, 1958. -483s.
7. http://labdepot.ru/lab/water1.html
8. http://www.upack.by/articles.php
9. http://www.giord.ru/0419205820310.php
10. http://labdepot.ru/lab/water1.html
A víz testre gyakorolt hatása olyan erős, hogy nehéz túlbecsülni. Folyadék nélkül az anyagcsere folyamatok megsértése kezdődik, minden szerv és rendszer működésében meghibásodás lép fel. Mi tehát pontosan a víz haszna a szervezet számára, és milyen szinten kell egyensúlyát fenntartani?
A víz mennyisége a szervezetben és annak előnyei
„A víz a világ legpuhább és leggyengébb teremtménye, de a kemény és az erős legyőzésében legyőzhetetlen, és nincs párja a világon” (Kr.e. 4-3. századi kínai értekezés „Tao de jing”). Minden élet alapja a víz. Víz hiányában az élet leáll, de amint elérhetővé válik, akár kis mennyiségben is, újra újjászületik az élet a természetben. Az emberi szervezetben a megfelelő mennyiségű víz is hozzájárul minden rendszer és funkcióik kialakulásához, gyógyulásához és helyreállításához.
A víz emberi szervezetre gyakorolt hatását nehéz túlbecsülni. A víz szükséges a hasznos anyagok feloldásához és a különféle szervekbe és rendszerekbe történő szállításához.
Az ivásra szánt víz nem tartalmazhat különféle káros vegyi szennyeződéseket. A tiszta vizet a szervezet jobban felszívja - a kémiai folyamatok többszörösen gyorsabbak, javítja az anyagcserét, felgyorsítja a regenerációs folyamatokat, serkenti a szív- és érrendszert. Az, hogy a víz milyen hatással van a szervezetre, az egészségi állapotától és életkorától függ. Például a kiszáradás a folyadék felszívódási folyamatának csökkenéséhez vezet (a kiszáradás kritikus mutatója felnőtteknél a testben lévő folyadék teljes térfogatának 1/3-a, gyermekeknél - legfeljebb 1/5). Az életkorral összefüggő változások megakadályozzák a víz behatolását is. Ez különösen az idősek bőrén érezhető, amely a kiszáradás következtében tónustalanná válik, ráncossá, petyhüdtté válik. A víz százalékos aránya a szervezetben nem csak az életkorral, egészségi állapottal, nemmel, élőhellyel, hanem a test felépítésével is összefügg. Tudományos tanulmányok kimutatták, hogy a víz mennyisége a felnőtt férfiak testében átlagosan 60%, a nők pedig 65%. Ha arról beszélünk, hogy mennyi víz van egy újszülött testében, leggyakrabban a 80% -os számot nevezik.
Az emberi szervezetnek naponta legalább 2,5 liter tiszta vízre van szüksége, különben nagy koncentrációban képződnek benne mérgező anyagok. Normál körülmények között egy felnőtt vízszükséglete 40 g/testtömeg-kg, csecsemő esetében 120-150 g/kg. Egy felnőtt emberi szervezet napi vízszükséglete mérsékelt és normál hőmérsékleten 1750-2200 ml, de víz és ital formájában csak 800-1000 ml.
Tudva, hogy a víz milyen hatással van az emberi szervezetre, nem szabad megengedni a kiszáradást. A vízhiány anyagcserezavarokhoz vezet, ami gyakran a túlsúly okozója. Másrészt a túlsúlyos emberekben sokkal több a nedvesség, mint a normál testtömegű vagy aszténikus emberekben.
Milyen élelmiszerek tartalmaznak vizet
Nemcsak tiszta vizet kell fogyasztani, hanem teákat, kávét, leveseket és egyéb vízben gazdag ételeket is.
A főbb vizet tartalmazó termékek az uborka, görögdinnye, citrusfélék, fehér káposzta, brokkoli, eper, paradicsom, levélzeller, retek, fejes saláta, egyéb gyümölcsök és zöldségek, minden gyümölcs és bogyó. A víz olyan élelmiszerekben is megtalálható, mint a tej, a hal és a hús.
Miért van szüksége a szervezetnek vízre, a gyerekeknek az általános iskolában elmondják a természetismeret órákon. Minden életfolyamat, valamint az anyagcseretermékek kiválasztódása lehetetlen, ha elegendő mennyiségű víz van a szervezetben. A víz megtisztítja a méreganyagokat, segít az élelmiszerek energiává alakításában, megvédi a belső szerveket a károsodástól, hidratálja a bőrt és a nyálkahártyát, és fenntartja az állandó testhőmérsékletet. A víz természeténél fogva egyedülálló oldószernek számít. Nincs olyan anyag a világon, amely ellensúlyozhatná a vizet. A vízben oldott anyag elfoglalja a vízmolekulák közötti teret, mintha integrálódna a teljes szerkezetbe. De annak ellenére, hogy az oldott anyag vízzel érintkezik, a víz számára csak egy oldószer, amely az anyag nagy részét testünk egyik vagy másik környezetébe juttathatja.
A víz jótékony hatásai a szívre
A szervezet víztartalmát az életmód és az étkezési szokások befolyásolják. A test víz egyensúlyának fenntartása és a túlzott nedvességvesztés elkerülése érdekében, ami fontos a szív és az erek számára, a következőket kell tennie:
- minden étkezés előtt igyon egy pohár tiszta vizet;
- 1,5-2 órával étkezés után igyon egy pohár tiszta vizet;
- evés közben igyon vizet, ha az élettempó száraz étel fogyasztására kényszerít, ami rendkívül negatív hatással lehet az egészségre, különösen a szív és az erek egészségére.
A szívvíz csak akkor lesz hasznos, ha tiszta. Használjon tisztító szűrőket, amelyek ezüstöt, ioncserélő gyantát, aktív szenet, szilíciumot stb. használnak. Ez azért fontos, mert a kezeletlen víz baktériumokat, vírusokat, nehézfémeket, peszticideket és egyéb káros elemeket tartalmaz. Ezek mindegyike számos betegség, köztük a szív- és érrendszeri megbetegedések és az ezekből eredő halálozás okai lehetnek. Illetve nem magát a vizet, hanem a benne lévő sókat. A kemény víz nagy mennyiségben tartalmaz kalciumot, magnéziumot, lítiumot, szelént és egyéb ásványi elemeket, a lágy víz szegényes, de sok nátriumot tartalmaz.
Az Egyesült Államokban, az Egyesült Királyságban, Kanadában és más országokban emberek nagy csoportjain végzett komoly tanulmányok kimutatták, hogy a kemény vízzel rendelkező területeken az emberek vérében alacsonyabb a koleszterinszint, és ritkábban fordul elő magas vérnyomás. A víz szívre gyakorolt jótékony hatásaival kapcsolatos kutatások során a tudósok azt találták, hogy a szív- és érrendszeri betegségek miatti halálozás körülbelül 40-45%-kal alacsonyabb a kemény vizű területeken élő nőknél és 25-30%-kal a férfiaknál, mint a lágy vizű területeken. Ugyanakkor a víz minősége egyáltalán nem befolyásolja az egyéb okok miatti halálozást. A desztillált víz, amelyben az ásványi elemek tartalma elhanyagolható, nagyon káros. Már 4-6 hónapos használat után is jelentkezik a sóhiány. Mindenekelőtt a víz-só egyensúly, a gyomor-bél traktus, a szív és az erek működése zavar.
Bevezetés 2
Szabad és kötött nedvesség az élelmiszerekben 3
Vízi tevékenység. Szorpciós izotermák 9
Vízaktivitás és táplálékstabilitás 13
A jég szerepe az élelmiszer-stabilitásban 17
Az élelmiszerek nedvességtartalmának meghatározására szolgáló módszerek 19
20. következtetés
Hivatkozások 21
Bevezetés
A víz az élelmiszer fontos összetevője. Különféle növényi és állati termékekben van jelen sejtes és extracelluláris komponensként, diszpergáló közegként és oldószerként, meghatározva azok konzisztenciáját és szerkezetét, valamint befolyásolva a termék megjelenését, ízét és tárolási stabilitását. A fehérjékkel, poliszacharidokkal, lipidekkel és sókkal való fizikai kölcsönhatása révén a víz jelentősen hozzájárul az élelmiszerek állagához.
Az élelmiszerekben lévő víz mennyisége befolyásolja azok minőségét és eltarthatóságát. A romlandó, magas nedvességtartalmú termékek konzerválás nélkül nem tartósíthatók sokáig. A termékekben lévő víz hozzájárul a kémiai, biokémiai és egyéb folyamatok felgyorsulásához. Az alacsony víztartalmú ételek jobban megőrződnek.
Sokféle élelmiszertermék nagy mennyiségű nedvességet tartalmaz, ami hátrányosan befolyásolja a tárolás során fennálló stabilitásukat. Mivel a víz közvetlenül részt vesz a hidrolitikus folyamatokban, a só- vagy cukortartalom növelésével történő eltávolítása vagy megkötése számos reakciót gátol és gátolja a mikroorganizmusok szaporodását, így meghosszabbítja a termékek eltarthatóságát. Fontos megjegyezni azt is, hogy a nedvesség szárítással vagy fagyasztással történő eltávolítása jelentősen befolyásolja a kémiai összetételt és a természetes tulajdonságokat.
A munka célja a víz és a jég élelmiszerekben lévő tulajdonságainak és viselkedésének tanulmányozása.
E cél elérése érdekében a következő fő feladatokat kell megoldani:
A víz különféle kommunikációs formáinak tanulmányozása élelmiszerekben;
Élelmiszer-termékek vízaktivitása kapcsolatának feltárása fizikai-kémiai, reológiai és technológiai tulajdonságaikkal, valamint a feldolgozás és tárolás során bekövetkező minőségi változásokkal.
Szabad és kötött nedvesség az élelmiszerekben
Az élelmiszerekben lévő víz, mint már említettük, fontos szerepet játszik, mivel ez határozza meg a termék állagát és szerkezetét, és a jelen lévő összetevőkkel való kölcsönhatása határozza meg a termék stabilitását a tárolás során.
A termék összes nedvességtartalma jelzi a benne lévő nedvesség mennyiségét, de nem jellemzi a termék kémiai, biokémiai és mikrobiológiai változásaiban való részvételét. A szabad és a kötött nedvesség aránya fontos szerepet játszik a tárolás alatti stabilitás biztosításában. A megkötött nedvességhez társult víz, amely a kémiai és fizikai kötések következtében erősen kapcsolódik különféle összetevőkhöz - fehérjékhez, lipidekhez és szénhidrátokhoz. A szabad nedvesség olyan nedvesség, amelyet nem köt meg polimer, és amely biokémiai, kémiai és mikrobiológiai reakciókhoz rendelkezésre áll. Nézzünk néhány példát.
15-20% szemnedvesség tartalommal a kötött víz 10-15%. Magasabb páratartalom mellett szabad nedvesség jelenik meg, ami hozzájárul a biokémiai folyamatok (például a szem csírázása) fokozásához.
A gyümölcsök és zöldségek nedvességtartalma 75-95%. Alapvetően szabad vízről van szó, azonban a nedvesség körülbelül 5%-át a sejtkolloidok visszatartják szorosan kötött állapotban. Ezért a zöldségek és gyümölcsök könnyen száríthatók 10-12%-ig, de az alacsonyabb nedvességtartalomra történő szárítás speciális módszereket igényel.
A termékben lévő víz nagy része -5°C-on jéggé alakítható, és -50°C-on és az alatt is. A szilárdan megkötött nedvesség bizonyos hányada azonban még -60°C-on sem fagy meg.
A „vízmegkötés” és a „hidratáció” olyan definíciók, amelyek a víznek a különböző erősségű hidrofil anyagokkal való kapcsolódási képességét jellemzik. A vízmegkötés vagy hidratáció mérete és erőssége olyan tényezőktől függ, mint a nem vizes komponens természete, sóösszetétel, pH, hőmérséklet.
Egyes esetekben a "kötött víz" kifejezést jelentésének pontosítása nélkül használják, de meglehetősen sok definíciót is kínálnak. Ezek szerint a kapcsolódó nedvesség:
Jellemzi a minta egyensúlyi nedvességtartalmát bizonyos hőmérsékleten és alacsony relatív páratartalom mellett;
Nem fagy meg alacsony hőmérsékleten (-40°С és alatta);
Nem szolgálhat oldószerként hozzáadott anyagokhoz;
A proton mágneses rezonancia spektrumában sávot ad;
Együtt mozog a makromolekulákkal, amikor meghatározza az ülepedési sebességet, viszkozitást, diffúziót;
Az oldott anyag és más nem vizes anyagok közelében található, és tulajdonságai jelentősen eltérnek a rendszerben lévő teljes víztömegétől.
Ezek a jelek meglehetősen teljes minőségi leírást adnak a megkötött vízről. Egyik vagy másik jellemző alapján történő kvantitatív értékelése azonban nem mindig biztosítja az eredmények konvergenciáját. Ezért a legtöbb kutató hajlamos arra, hogy a megkötött nedvességet a fenti jelek közül csak kettő alapján határozza meg. E meghatározás szerint megkötött nedvesség - vízről van szó, amely az oldott anyag és más nem vizes komponensek közelében található, csökkent molekuláris mobilitású és más tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek különböznek az azonos rendszerben lévő teljes víztömegétől, és -40 °C-on nem fagy meg. Egy ilyen meghatározás megmagyarázza a kötött víz fizikai lényegét, és lehetőséget ad annak viszonylag pontos mennyiségi értékelésére, hiszen. a -40°C-on nem fagyos víz mérhető kielégítő eredménnyel (például PMR módszerrel vagy kalorimetriával). Ebben az esetben a tényleges kötött nedvességtartalom a termék típusától függően változik.
A nedvesség megkötésének okai összetett rendszerekben eltérőek. A legerősebben kapcsolódik az ún szerves kötésű víz. A magas nedvességtartalmú élelmiszerekben található víz nagyon kis hányadát képviseli, és megtalálható például a fehérjék résrégióiban vagy a kémiai hidrátok részeként. Egy másik nagyon erősen kötött víz közeli nedvesség, amely a nemvizes komponens legtöbb hidrofil csoportjával egyrétegű. Az ilyen módon ionokkal és ionos csoportokkal asszociált víz a közeli víz legszorosabban kötött fajtája. az egyrétegű réteg mellett többrétegű víz(polimolekuláris adszorpciós víz), több réteget képezve a közeli víz mögött. Bár a többrétegű nedvesség kevésbé szorosan kötődik, mint a környező nedvesség, mégis kellően szorosan kötődik a nem vizes komponenshez ahhoz, hogy tulajdonságai jelentősen eltérjenek a tiszta víztől. Így a megkötött nedvesség "szerves", közeli és szinte teljes vízből áll a többrétegű rétegben.
Ezenkívül egyes sejtrendszerekben kis mennyiségű víz mobilitása és gőznyomása csökkenhet a kapillárisokban lévő víz miatt. A gőznyomás és a vízaktivitás csökkenése (a w) akkor válik jelentőssé, ha a kapillárisok átmérője kisebb, mint 0,1 µm, ezzel szemben a legtöbb élelmiszerben 10-100 µm átmérőjű kapillárisok találhatók, amelyek láthatóan nem tudnak számottevően befolyásolja az a w csökkenését az élelmiszerekben.
Az élelmiszerek a makromolekuláris mátrix által tartott vizet is tartalmaznak. Például a pektin és keményítő gélek, a növényi és állati szövetek kis mennyiségű szerves anyaggal fizikailag nagy mennyiségű vizet képesek megtartani.
Bár ennek a víznek a sejtekben és a makromolekuláris mátrixban lévő szerkezetét nem állapították meg egyértelműen, viselkedése az élelmiszerrendszerekben és az élelmiszer minőségében betöltött jelentősége egyértelmű. Ez a víz még nagy mechanikai erő hatására sem szabadul ki az élelmiszerből. Másrészt a technológiai feldolgozás során szinte tiszta vízként viselkedik. Például eltávolítható szárításkor, vagy jéggé változtatható, ha megfagy. Így ennek a víznek, mint szabad víznek, a tulajdonságai némileg korlátozottak, de molekulái úgy viselkednek, mint a híg sóoldatok vízmolekulái.
Ez a víz alkotja a sejtekben és gélekben található víz fő részét, és mennyiségének változtatása jelentősen befolyásolja az élelmiszerek minőségét. Például a gélek tárolása gyakran minőségromlással jár e víz elvesztése miatt (úgynevezett szinerézis). A szövetek fagyasztásos tartósítása gyakran a vízmegtartó képesség nemkívánatos csökkenését eredményezi a felengedési folyamat során.
Az 1. és 2. táblázat az élelmiszerekben előforduló különböző típusú nedvesség tulajdonságait írja le.
| Tulajdonságok | ingyenes | Víz makromolekuláris mátrixban |
| Általános leírása | víz, amely könnyen eltávolítható a termékből. A víz-víz-hidrogén kötések dominálnak. A gyenge sóoldatokban lévő vízhez hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. Megvan a szabad áramlás tulajdonsága | a termékből eltávolítható víz. Víz-víz-hidrogén kötések érvényesülnek. A víz tulajdonságai hasonlóak a híg sóoldatokban lévő vízéhez. A szabad áramlás nehéz |
| gél vagy szövetmátrix | ||
| Fagypont | valamivel alacsonyabb, mint a tiszta víz | |
| Az a képesség, hogy oldószer legyen | nagy | |
| Molekuláris mobilitás a tiszta vízhez képest | valamivel kevesebbet | |
| A párolgás entalpiája a tiszta vízhez képest | lényeges változtatások nélkül | |
| Tartalom a magas páratartalmú termékek (90% H 2 0) teljes nedvességtartalmára vonatkoztatva, % | 96% | |
| Szorpciós izoterma zóna | A III. zónában lévő víz az I. és II. zónában lévő vízből + a III. zónán belül hozzáadott vagy eltávolított vízből áll | |
| gélek és sejtes szerkezetek hiányában ez a víz szabad, a III. zóna alsó határa homályos, a terméktől és a hőmérséklettől függ | gélek vagy sejtszerkezetek jelenlétében minden víz egy makromolekuláris mátrixban kötődik. A III. zóna alsó határa nem egyértelmű, és a terméktől és a hőmérséklettől függ | |
| Az élelmiszer romlásának gyakori oka | a legtöbb reakció nagy sebessége, a mikroorganizmusok növekedése | |
A kérdésre válaszolva, van-e víz az élelmiszerben, kinyithatsz egy szakácskönyvet és megnézhetsz benne egy színes táblázatot, amelyen a következő felirat olvasható: "A termékek tápértéke." Benne, mint a földgömbön, a víz kék színe érvényesül a fehérjék, zsírok, szénhidrátok és ásványi anyagok sárga, barna, piros és zöld "szilárd tömegei" felett.
A legnagyobb százalék víz a növényi élelmiszerekben, nevezetesen gombában és gyümölcsben - közel 90 százaléka. Ezért olyan könnyűek a szárított gyümölcsök és zöldségek. Ha megeszel egy kilogramm zöldséget, akkor a szervezet egy liter megivott tejnek megfelelő mennyiségű folyadékot kap.
Minden tudós, táplálkozási szakember a gyermekek legfontosabb ételének tartja. Mindent tartalmaz, amire egy növekvő szervezetnek szüksége van; fehérje és cukor, ásványi sók, zsír és víz. A tej 85-90 százalékban vizet tartalmaz, a többi szilárd anyag.
Mindenki tudja, hogyan jutunk tejhez. Mindannyian láthattuk, hogyan fejnek tehenet, kecskét vagy juhot. De van olyan tej is, ami a fákon "nő". Vannak tehén növények. Bár nem fejhetők, tejet, vajat, sajtot és egyéb termékeket biztosítanak.
A fákon "növő" tej a kókuszlé. A dió húsos részéből kókuszolajat készítenek - "pálmin".
A szójabab az a tehénnövény, amelynek se lába, se tőgye nincs. Hazájuk Kína. főtt és őrölt szójából nyerik szójatej. Sűrítik és konzervdobozokban tárolják. De a legjobb a szójából nyerni az olajat, mert csak 10% víz.
A tejszínből készült vajank, 14 százalék vizet tartalmaz. A krémből a vizet elválasztó segítségével távolítjuk el.
Sok mindenről lehetne beszélni, de mi a helyzet víztartalom a húskészítményekben, akkor egy tál húsleves tanulmányozása nagy csalódás lett volna számunkra. 20 kanál vizet és csak egy kanál tápanyagot tartalmaz! A tehénhúsban annyi víz volt, mint az emberi szervezetben. De 20 százalék fehérjét tartalmaz, - kétszer annyi, mint a csirkehúsban.
"Folyékony" kenyér
Alapélelmiszereink közül a kenyér kétszer annyi tápanyagot és kétszer annyi víz, mint a burgonya. A víz nagy részét szárítókban távolítják el a gabonából. Nem csoda, hogy a régi német közmondás azt mondja: "Egyél sós kenyeret, és vörös arcú leszel."
Azt is meg kell említeni folyékony kenyér. Árpából készül. Mesterséges csíráztatás és víz hozzáadása, az árpából barna szirupot, malátát készítenek. Maláta- a sörfőzés legfontosabb terméke, ősidők óta ismert. Hatezer évvel ezelőtt az ókori Babilonban 16 különböző fajta "folyékony" kenyeret lehetett inni. Van egy másik, széles körben elterjedt "folyékony" kenyér - malátakávé. Csíráztatott árpából is készül.
Akár még néhány órán át folytathatták volna a kamra kutakodását. Hiszen nincs olyan élelmiszer, amely ne tartalmazna vizet! Tehát a tanulmány azt mutatja, hogy a szervezetünk számára szükséges víz nagy része élelmiszerből kapják az emberek.
kapcsolódó cikkek
